專利名稱：具有車體的有軌車輛以及將這樣的車體保護接地的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種有軌車輛，具有車體和與該車體相連的接觸裝置，例如輪 或輪對，這些接觸裝置在有軌車輛運行時與至少一個軌道側(cè)的鋼軌相接觸，其 中，車體和至少一個接觸裝置通過電阻裝置互相連接。
背景技術(shù)：
目前電氣和內(nèi)燃電動的有軌或者說軌道車輛的接地概念，必須同樣地既考 慮對無干擾的運行電流回流到行車鋼軌(即運4亍接地)的要求，也要考慮對高 效的接觸保護(即保護接地)的要求。
接觸保護要求在故障情況下可能具有電壓的車體的所有金屬部件與軌道
接地(Bahnerde )、即例如行車鋼軌的盡可能低歐姆的連接。這樣的故障情況例 如可能是，行車區(qū)段的架空線(Oberleitung )的滑接線脫落并且與車體接觸。 在這種情況下，如果沒有進行有效的保護接地，車體將會處于高壓下。
在公知的有軌車輛中例如通過與有軌車輛的輪對觸點相連的接地線 (Erdsdle)實現(xiàn)保護接地。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，提出 一種具有比迄今為止的有軌車輛更好的 接地特性的有軌車輛。
按照本發(fā)明，上述技術(shù)問題是通過具有權(quán)利要求1的特征的有軌車輛解決 的。按照本發(fā)明的有軌車輛的優(yōu)選實施方式在從屬權(quán)利要求中給出。
于是，按照本發(fā)明，電阻裝置在低壓的電壓范圍中比在與之相比更高電壓 的電壓范圍中具有更高的電阻。
按照本發(fā)明的有軌車輛的 一 種主要優(yōu)點是，電阻裝置具有兩個不同范圍或 者說運行方式，即， 一個具有高電阻的運行范圍和一個具有與之相比低電阻的 運行范圍。在有軌車輛的正常運行中，如果在車體上沒有施加高壓，則車體的非常低歐姆的保護接地是不需要的，并且有時對于有軌車輛的運行性能是不利 的。也就是說，如果在車體和地或者說鋼軌之間的電阻太小，則會發(fā)生并行電 流從鋼軌流入，例如來自位子相同的直流電路中的其它有軌車輛的電流。如果 軌道側(cè)的鋼軌的電阻大于位于其上的有軌車輛及其車體的電阻，則尤其會出現(xiàn) 這樣的并行電流的耦合；因為電流會相應(yīng)地被分配到車體和鋼軌的部分電阻上。 為了避免不期望的電流這樣流入到車體中，至車體的地的接地電阻應(yīng)該盡可能 大；同時，在車體和軌道側(cè)的鋼軌之間的接地電阻當(dāng)然不允許太大，因為否則 的話在車體高壓的情況下不能進行有效的保護接地，因為在高歐姆的接地電阻 上的電壓降會太大。
在此，本發(fā)明著手于，按照本發(fā)明在車體和軌道側(cè)的鋼軌之間中間連接具 有非線性特性的電阻裝置，該電阻裝置具有兩個不同的電阻或者說電阻范圍， 即， 一個用于有軌車輛的正常運行的高歐姆電阻以及一個用于高壓故障情況下 的低歐姆的電阻范圍。
特別是在長的有軌車輛的情況下，所描述的電阻裝置是具有優(yōu)勢的，因為 在那里并行電流饋入到車體的問題會非常常見地出現(xiàn)。"長，，的有軌車輛例如理
解為超過15m、特別是超過20m長的有軌車輛。這些有軌車輛可以通過較長的 單個車輛、通過動車組或者通過"正常"的列車形成，其具有電相連的車體并 且由此形成(從電的角度看)統(tǒng)一的有軌車輛。
用來建立有軌車輛與軌道側(cè)的鋼軌的電接觸的接觸裝置，例如可以通過有 軌車輛的輪、輪對、底盤或者轉(zhuǎn)向架形成。
優(yōu)選地，這樣確定電阻裝置的大小，在電壓低于預(yù)先給定的第一邊界電壓、 特別是低于IOO伏的情況下，表現(xiàn)為33mQ到lOOmQ之間的電阻，并且，在相 應(yīng)于有軌車輛的運行電壓的情況下'表現(xiàn)為最大10mQ的電阻。
可以特別簡單并且由此具有優(yōu)勢地通過歐姆電阻和與之電并聯(lián)的非線性 元件形成所迷電阻裝置。這樣的非線性元件例如可以通過過電壓放電器、特別 是火花間隙(Funkstecke )形成，它們在施加預(yù)先給定的最小電壓或者點火電 壓的情況下被觸發(fā)或點火。
替換地或者附加地，電阻裝置還可以包括可變電阻，其在較高電壓的情況 下具有比在低電壓的情況下更低的電阻。
電阻裝置還可以具有半導(dǎo)體電路，在半導(dǎo)體電路的外部接頭上施加電壓的 情況下，當(dāng)電壓超過預(yù)先給定的導(dǎo)通電壓時該半導(dǎo)體電路導(dǎo)通，并且在此在其外部接頭之間的其電阻降低。
如上面已經(jīng)提到的，在小的車體電壓情況下或者在正常運行中，大的電阻 用于避免并行電流的饋入。由于這個原因特別具有優(yōu)勢的是，至少在有軌車輛
的中間區(qū)域中相應(yīng)的非線性電阻裝置與車體相連；因為特別是在較長的電區(qū)間 的情況下如果沒有通過在車體和鋼軌之間相應(yīng)的大歐姆電阻來防止這樣的饋 入，在車體中并行電流的饋入是關(guān)系重大的。
特別具有優(yōu)勢的是，將建立與鋼軌的電接觸的所有的接觸裝置通過具有非 線性特性的相應(yīng)電阻裝置與車體相連。
本發(fā)明還涉及一種用于有軌車輛的車體的保護接地的方法，其中，車體通 過至少 一 個電接觸裝置與至少 一 個軌道側(cè)的鋼軌接地。
為了保證可靠的保護接地，并且同時實現(xiàn)防止、至少小地保持并行電流從 軌道側(cè)的鋼軌饋入到車體，按照本發(fā)明，使用至少一個電阻裝置用于保護接地， 該電阻裝置連接在車體和至少一個接觸裝置之間并且在低電壓的電壓范圍中比 在與之相比較高電壓的電壓范圍中具有更大的電阻。
關(guān)于按照本發(fā)明的方法的優(yōu)點參考結(jié)合按照本發(fā)明的有軌車輛的上面的 解釋，因為按照本發(fā)明的有軌車輛的優(yōu)點基本上對應(yīng)于按照本發(fā)明的方法的優(yōu) ,《。


以下根據(jù)實施例更詳細地解釋本發(fā)明；在此示例性地
圖1示出在軌道側(cè)的鋼軌上的按照本發(fā)明的有軌車輛的縱截面的實施例，
圖2示例性示出按照圖1的有4九車輛的電阻的電特性，并且
圖3以示意圖示出了按照圖1的有軌車輛的橫截面。
在圖1至圖3中為清楚起見對于相同的或類似的組件始終使用相同的附圖 木亍3己。
具體實施例方式
在圖1中可以看出有軌車輛10，其位于道床(Gleisbett) 18的鋼軌l5上。 有軌車輛具有輪20、 30、 40和50，它們與道床18的鋼軌15建立電連接。
為了允許有軌車輛10的車體60的保護接地，單個或所有輪20、 30、 40 和50與車體60電連才姿。
6如果此時電流通過道床18的鋼軌15流動，如在圖1中用附圖標記lg表示
的，則該電流的 一部分II會經(jīng)過前4侖20和30流入到車體60中，并且又經(jīng)過 后輪40和50流回到道床18中。由此，總電流Ig的電流分量II會在車體60 中流動，并且是并行于在道床18的鋼軌15中流動的部分電流I2的。在此成立 Ig=Il+I2
與鋼軌15的電阻相比，有軌車輛10的車體60的電阻越小，電流分量II 相對于電流分量12就越大。
為了盡可能小地保持車體60中的電流分量11 ，有軌車輛10的至少 一 個輪、 優(yōu)選是每個輪，分別經(jīng)過電阻裝置70與車體60相連，該電阻裝置具有"非線 性特性，，并且在低電壓的電壓范圍中比在與之相比較高電壓的電壓范圍中具有 更大的電阻。
在此，電阻70保證了在有軌車輛10的正常運行中產(chǎn)生在分別對應(yīng)的輪和 車體60之間的大的電阻，從而有軌車輛10的總電阻相對大并且電流分量II相 對于電流分量I2保持相對小。盡管如此，電阻裝置70保證車體60的有效的保 護接地，因為在車體60處于高壓的情況下該高壓經(jīng)過電阻裝置70被有效地傳 輸?shù)戒撥?5并且由此到道床18中。例如，如果在圖1中僅示意性示出的架空 線的滑接線80落到有軌車輛IO上，并且由此車體60處于高壓下，則會出現(xiàn)這 樣的高壓。
在圖2中示出了按照圖1的電阻裝置70的電特性的實施例。示出了電阻R 關(guān)于降落在電阻裝置70的外部接頭上的電壓U的電氣曲線?？梢钥闯觯诘?于電壓Us的下面的電壓范圍dUl中表現(xiàn)出相對大的電阻R1;在高于閾值電壓 Us的較高的電壓區(qū)域dU2中電阻降低到值R2 。
對于Us、 Rl和R2的合適的值i或例如是
dUl: 0伏至100伏
dU2: 100伏至100千伏
Rl: 33mQ至100m。
Us:在dUl和dU2之間
如圖2中所示的電特性例如可以通過歐姆電阻Rl實現(xiàn)，其并聯(lián)于非線性 元件Rnl，例如過壓放電器或火花間隙(參見圖3)。作為替換，這樣的電阻裝 置70還可以包括可變電阻或者相應(yīng)的半導(dǎo)體電if各，其產(chǎn)生相應(yīng)描述的電特性。
在圖3中示例性示出了按照圖1的有軌車輛10的橫截面?？梢钥闯龌?br> 7線80，利用該滑接線可選地接觸兩個集電弓(Pantograph) 90中的一個，這些 集電弓使得有軌車輛10的運行或者處于交流運行或者處于直流運行中。
控制電路100與這兩個集電弓90相連，該控制電路安裝在電氣屏蔽的容 器110中?？刂齐娐?00包括例如四象限調(diào)節(jié)器120、驅(qū)動控制設(shè)備130以及 脈沖調(diào)制三相交流逆變器140。
如在圖3中可以看出的，容器110與有軌車輛10的車體60電相連；在圖 3中僅示例性示出車體60的底板。在車體60和容器110之間的連接通過接地 導(dǎo)線150進4亍。
車體60經(jīng)由轉(zhuǎn)動銷160與轉(zhuǎn)向架170相連，其中也安裝有牽引電動機180。 牽引電動機180的外殼經(jīng)過接地導(dǎo)線185與轉(zhuǎn)向架170相連。
機械地、但電絕緣地通過兩個輪20和20'承載轉(zhuǎn)向架170,這兩個輪通過 軸190相連。軸190通過傳動裝置200以及離合器210與牽引電動機180相連， 其中牽引電動機180的外殼經(jīng)過電絕緣的軸承220與驅(qū)動支路絕緣。
在圖3中通過比非電絕緣的軸承更粗的線來標記電絕緣的軸承。此外，導(dǎo) 電材料用陰影標記，而非導(dǎo)電材料225用黑色標記。
此外，在圖3中還可以看出制動機控制器230,其與轉(zhuǎn)速表傳感器240相 連，后者對軸190的轉(zhuǎn)速進行測量并且給出相應(yīng)的信號。制動機控制器230通 過接地導(dǎo)線250與車體60電相連。
此外，在圖3中還可以看出用于根據(jù)圖1的電阻裝置70的實施例?？梢?看出，電阻裝置70電連接在車體60和軸190或者說兩個輪20和20'之間。電 阻裝置70包括歐姆電阻R1和與之并聯(lián)的非線性電阻Rnl，該非線性電阻例如 通過火花間隙形成。
在有軌車輛10的正常運行中電阻裝置70具有相對高的電阻Rl,從而避免 通過輪20和20'或者說軸190的不期望的電流通過電阻裝置70流入車體60。
在車體60處于高壓的情況下，例如如果滑接線80落到有軌車輛10的車 體60上或者與其接觸則會發(fā)生的那樣，通過電阻裝置70有效地將高壓放電， 因為該電阻裝置在火花間隙Rn 1上的高電壓的情況下在火花擊穿時變成低歐姆 的并且將高壓經(jīng)過輪20和20'或者說軸190排出到道床18的鋼軌15中。
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權(quán)利要求
1.一種有軌車輛(10)，具有車體(60)和與該車體相連的接觸裝置(20，30，40，50)，這些接觸裝置在該有軌車輛運行時與至少一個軌道側(cè)的鋼軌(15)相接觸，其中，該車體與至少一個接觸裝置通過電阻裝置(70)互相連接，其特征在于，所述電阻裝置(70)在低壓的電壓范圍(dU1)中比在與之相比更高電壓的電壓范圍(dU2)中具有更大的電阻(R1)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的有軌車輛，其特征在于，所迷至少一個接觸裝置 是通過輪、輪對、底盤或者轉(zhuǎn)向架形成的。
3. 根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的有軌車輛，其特征在于，如下確定所 述電阻裝置的大小在電壓低于100伏的情況下，表現(xiàn)為至少33mQ的電阻， 并且，在對應(yīng)于有軌車輛的運行電壓的情況下，表現(xiàn)為最大10mQ的電阻。
4. 根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的有軌車輛，其特征在于，所述電阻裝 置包括歐姆電阻(Rl )和與之電并聯(lián)的電氣非線性元件(Rnl )。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的有軌車輛，其特征在于，所迷非線性元件具有過 電壓放電器、特別是火花間隙，其在施加預(yù)先給定的激活電壓的情況下被激活、 特別是被點火。
6. 根據(jù)上迷權(quán)利要求中任一項所述的有軌車輛，其特征在于，所述電阻裝 置包括可變電阻。
7. 根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的有軌車輛，其特征在于，所述電阻裝 置具有半導(dǎo)體電路，在半導(dǎo)體電路的外部接頭上施加超過預(yù)先給定的導(dǎo)通電壓的電壓時，該半導(dǎo)體電路導(dǎo)通并且在這些外部接頭之間的電阻降低。
8. 根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的有軌車輛，其特征在于，至少一個位 于有軌車輛的中間區(qū)域中的接觸裝置通過電阻裝置與所述車體電相連。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的有軌車輛，其特征在于，所迷位于有軌車輛的中 間區(qū)域的接觸裝置是中間的輪、輪對、底盤或轉(zhuǎn)向架。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的有軌車輛，其特征在于，有軌車輛的所有輪、 輪對、底盤或轉(zhuǎn)向架通過一個或多個電阻裝置與所述車體電相連。
11. 一種用于有軌車輛(10)的車體(60)的保護接地的方法，其中，所 述車體通過至少一個電接觸裝置(20, 30， 40， 50)與至少一個軌道側(cè)的鋼軌(15 )接地，其特征在于，使用至少一個電阻裝置(70)用于保護接地，該電阻裝置連 接在所述車體(60)和所述至少一個接觸裝置之間并且在低電壓的電壓范圍 (dUl )中比在與之相比較高電壓的電壓范圍(dU2)中具有更大的電阻(Rl )。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，至少一個位于所述有軌車 輛的中間區(qū)域的接觸裝置、特別是輪、輪對、底盤或轉(zhuǎn)向架被保護接地。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，所述有軌車輛的所有輪、 輪對、底盤或轉(zhuǎn)向架通過一個或多個電阻裝置(70)被保護接地。
全文摘要
本發(fā)明除了別的之外涉及一種有軌車輛(10)，具有車體(60)和與該車體相連的接觸裝置(20，30，40，50)，其在有軌車輛運行時與至少一個軌道側(cè)的鋼軌(15)相接觸，其中，車體和至少一個接觸裝置通過電阻裝置(70)互相連接。按照本發(fā)明，所述電阻裝置(70)在低壓的電壓范圍(dU1)中比在與之相比更高電壓的電壓范圍(dU2)中具有更大的電阻(R1)。
文檔編號B60L9/00GK101687466SQ200880022305
公開日2010年3月31日 申請日期2008年6月23日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月28日
發(fā)明者安德烈亞斯·基茨米勒, 弗朗茲-約瑟夫·韋伯, 斯蒂芬·澤邦克, 馬庫斯·M·高登斯, 魯?shù)细瘛げɡ?申請人:西門子公司